KR101132476B1 - Network apparatus for quality of iptv service - Google Patents
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Abstract
본 발명은 IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치에 관한 것으로, IPTV 단말로부터 IPTV 서비스를 요청받음에 따라 해당 채널의 전송규격(대역폭, 프레임레이트 등)을 확인한 후 상기 IPTV 서비스를 전송하는 포트에 매칭되는 큐(Queue)의 여유 대역폭을 감안하여 IPTV 서비스의 제공 여부를 결정함으로써, 안정적인 IPTV 서비스를 제공하기 위한, IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치를 제공하고자 한다.The present invention relates to a network device having a function of guaranteeing the quality of an IPTV service. In accordance with a request for an IPTV service from an IPTV terminal, the present invention relates to a port for transmitting the IPTV service after checking a transmission specification (bandwidth, frame rate, etc.) of a corresponding channel. By determining whether to provide an IPTV service in consideration of a free bandwidth of a matching queue, a network device having a quality guarantee function of an IPTV service for providing a stable IPTV service is provided.
이를 위하여, 본 발명은, 네트워크 장치에 있어서, 각 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 관리하기 위한 큐 관리수단; IPTV 단말로부터 서비스 요청 패킷을 수신함에 따라 포트번호를 검출하여 상기 서비스 요청 패킷과 함께 전달하기 위한 패킷 분류수단; 상기 패킷 분류수단으로부터 전달받은 서비스 요청 패킷에서 목적지 주소 및 소스 주소를 검출하여 상기 전달받은 포트번호와 함께 전달하기 위한 프로토콜 처리수단; 및 상기 프로토콜 처리수단으로부터 전달받은 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 확인한 후 상기 IPTV 단말이 요청한 서비스의 대역폭과 비교하여 서비스 제공 여부를 결정하기 위한 수락 제어수단을 포함한다.To this end, the present invention provides a network device comprising: queue management means for managing an extra bandwidth of a queue corresponding to each port number; Packet classification means for detecting a port number in response to receiving a service request packet from an IPTV terminal and transmitting the detected port number together with the service request packet; Protocol processing means for detecting a destination address and a source address from the service request packet received from the packet classification means and delivering the received destination number together with the received port number; And an admission control means for determining whether to provide a service by comparing the bandwidth of the service requested by the IPTV terminal after checking the free bandwidth of the queue corresponding to the port number received from the protocol processing means.
IGMP, IPTV, 수락제어, 정책제어, 큐, CIT(Channel Information Table) IGMP, IPTV, Admission Control, Policy Control, Queue, CIT (Channel Information Table)
Description
본 발명은 IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IGMP(Internet Group Management Protocol)를 기반으로 IPTV 서비스에 대한 수락제어 및 대역폭 예약을 수행하기 위한 네트워크 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a network device having a quality assurance function of an IPTV service, and more particularly, to a network device for performing admission control and bandwidth reservation for an IPTV service based on an Internet Group Management Protocol (IGMP).
일반적으로, IPTV(Internet Protocol Television) 서비스는 초고속 인터넷을 이용하여 정보 서비스, 동영상 콘텐츠, 및 방송 등을 텔레비전 수상기로 제공하는 서비스를 말한다.In general, an IPTV (Internet Protocol Television) service refers to a service that provides information service, video content, and broadcasting to a television receiver using high-speed Internet.
이러한 IPTV 서비스는 인터넷과 텔레비전의 융합이라는 점에서 디지털 컨버전스의 한 유형이라고 할 수 있으며, 인터넷 TV와 다른 점이라면 컴퓨터 모니터 대신 텔레비전 수상기를 이용하고, 마우스 대신 리모컨을 사용한다는 점이다.This IPTV service is a type of digital convergence in that it is a convergence of the Internet and the television. The difference from the Internet TV is that it uses a television receiver instead of a computer monitor and a remote controller instead of a mouse.
그리고 IPTV 서비스를 이용하기 위해서는 텔레비전 수상기와 셋톱박스, 인터 넷만 연결되어 있으면 된다. 즉, 텔레비전에 셋톱박스(set top box)나 전용 모뎀을 덧붙이고 텔레비전을 켜듯이 전원만 넣으면 이용할 수 있다. 따라서 컴퓨터에 익숙하지 않은 사람이라도 리모컨을 이용하여 간단하게 인터넷 검색은 물론 영화 감상, 홈쇼핑, 홈뱅킹, 온라인 게임, 및 MP3 등 인터넷이 제공하는 다양한 콘텐츠 및 부가 서비스를 제공받을 수 있다.And to use IPTV service, only television receiver, set-top box and internet need to be connected. In other words, you can add a set-top box or a dedicated modem to your television and turn it on just as you turn it on. Therefore, even a person unfamiliar with a computer can use the remote control to receive various contents and additional services provided by the Internet such as watching movies, home shopping, home banking, online games, and MP3s as well as searching the Internet.
이러한 IPTV 서비스는 비디오를 비롯한 방송 콘텐츠를 제공한다는 점에서는 일반 케이블방송이나 위성방송과 별다른 차이점이 없지만, 양방향성이 추가된다는 점이 큰 특징이다. 즉, 일반 공중파 방송이나 케이블방송 또는 위성방송과는 달리 시청자가 자신이 편리한 시간에 자신이 보고 싶은 프로그램만 선택하여 볼 수 있다. 따라서 TV 방송의 주도권이 방송사나 중계업자로부터 시청자에게 넘어가는 셈이 된다.This IPTV service is not different from general cable broadcasting or satellite broadcasting in that it provides broadcasting contents including video, but it is a feature that bidirectionality is added. That is, unlike general public broadcasting, cable broadcasting or satellite broadcasting, viewers can select and watch only the programs they want to watch at their convenient time. Therefore, the initiative of TV broadcasting is passed from the broadcaster or the broadcaster to the viewer.
현재 홍콩과 이탈리아, 일본 등 일부 국가에서 IPTV 서비스를 제공하고 있지만 전 세계적으로 초기 단계라고 할 수 있다. 국내의 경우, 통신 사업자들이 기존의 인프라를 최대한 활용하여 범위의 경제 효과를 누리고자 IPTV 서비스에 적극적으로 나서고 있다.Currently, some countries, including Hong Kong, Italy and Japan, offer IPTV services, but this is an early stage globally. In Korea, telecom operators are actively making inroads into IPTV services to take full advantage of their existing infrastructure and enjoy a range of economic benefits.
도 1 은 일반적인 IPTV 서비스 시스템의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a general IPTV service system.
도 1에 도시된 바와 같이, IPTV 서비스 시스템은 TV 수상기와 IP 셋톱박스로 이루어진 적어도 하나 이상의 IGMP(Internet Group Management Protocol) 클라이언트(IPTV 단말)와, 인터넷을 통해 IGMP 클라이언트들이 IPTV 서비스를 받을 수 있도록 처리해 주는 네트워크 장비(접선 스위치, L3 스위치, IPTV 분배 스위치)들로 이 루어져 있다.As shown in FIG. 1, the IPTV service system includes at least one Internet Group Management Protocol (IGMP) client (IPTV terminal) including a TV receiver and an IP set-top box, and processes the IGMP clients to receive IPTV services through the Internet. The state consists of network equipment (tangential switch, L3 switch, IPTV distribution switch).
여기서, 네트워크 장비는 IGMP 클라이언트(가입자)의 IGMP 요청을 처리하는 호스트(CPU)와, IGMP 클라이언트와 인터넷을 통해 각각 연결되며 상위 IGMP 네트워크 장비와 연결되어 데이터의 송/수신 기능을 담당하는 패킷 송/수신 유닛으로 구성되어 있다.In this case, the network equipment is a host (CPU) that processes IGMP requests from IGMP clients (subscribers), a packet transmission / reception function that is connected to the IGMP client and the Internet, respectively, and is connected to a higher-level IGMP network equipment to perform data transmission / reception functions. It consists of a receiving unit.
호스트와 패킷 송/수신 유닛은 각각 채널 정보(그룹 IP 혹은 그룹 Mac) 및 각 채널별 IGMP 클라이언트 정보를 저장하는 멀티캐스트 테이블을 가지고 있으며, IGMP를 프로세싱(Processing)한 결과로 멀티캐스트 테이블을 생성/수정/삭제하며, 필요 시 적정 IGMP 패킷을 생성하여 상위 IGMP 네트워크 장비로 전송한다.Each host and packet transmit / receive unit has a multicast table that stores channel information (group IP or group Mac) and IGMP client information for each channel, and creates / generates a multicast table as a result of processing IGMP. It modifies / deletes and generates appropriate IGMP packets and sends them to upper IGMP network equipment if necessary.
IGMP 네트워크 장비에서의 이러한 IGMP 처리는 온전히 호스트 의존적이므로, IGMP 네트워크 장비들은 상위 네트워크 장비로 보내는 IGMP 패킷의 개수를 줄이는 방안을 제공하고 있다. 즉, IGMP 클라이언트로부터 전송되는 IGMP 패킷 중 반드시 필요한 것 또는 호스트가 생성시킨 IGMP 메시지만을 상위 IGMP 네트워크 장비로 보냄으로써, 상위 IGMP 네트워크 장비의 호스트 부하를 줄인다.Since this IGMP processing in IGMP network equipment is completely host dependent, IGMP network equipment provides a way to reduce the number of IGMP packets sent to higher network equipment. In other words, the host load of the upper IGMP network equipment is reduced by sending only the necessary or host-generated IGMP messages among the IGMP packets transmitted from the IGMP client to the upper IGMP network equipment.
이하, 종래의 IGMP 네트워크 장비에서의 신호 처리 과정(IPTV 서비스 처리 과정)에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a signal processing process (IPTV service processing process) in the conventional IGMP network equipment will be described.
먼저, IGMP 클라이언트가 임의의 채널(Ch10)을 시청하기 위해 IGMP 메버쉽 리포트(Membership Report)(이하, IGMP 리포트라 함) 메시지를 IGMP 네트워크 장비의 패킷 송/수신 유닛으로 전송한다.First, an IGMP client sends an IGMP Membership Report (hereinafter referred to as an IGMP report) message to a packet transmission / reception unit of an IGMP network device in order to watch an arbitrary channel Ch10.
이어서, IGMP 네트워크 장비의 패킷 송/수신 유닛은 수신된 IGMP 리포트(Report) 메시지를 호스트로 전송한다.Subsequently, the packet transmission / reception unit of the IGMP network equipment transmits the received IGMP Report message to the host.
그러면, 호스트는 IGMP 클라이언트가 IGMP 리포트(Report) 메시지를 통해 요청한 채널이 멀티캐스트 테이블에 등록되어 있는지를 판단한다.Then, the host determines whether the channel requested by the IGMP client through the IGMP Report message is registered in the multicast table.
만약, 멀티캐스트 테이블에 상기 IGMP 클라이언트가 요청한 채널이 등록되어 있지 않으면, 호스트는 멀티캐스트 테이블에 IGMP 클라이언트가 요청한 채널과 IGMP 클라이언트 정보를 등록한다.If the channel requested by the IGMP client is not registered in the multicast table, the host registers the channel and IGMP client information requested by the IGMP client in the multicast table.
또한, 호스트는 패킷 송/수신 유닛의 멀티캐스트 테이블도 호스트의 변경 내용에 상응하도록 업데이트한다.The host also updates the multicast table of the packet transmit / receive unit to correspond to changes in the host.
이후, 호스트는 패킷 송/수신 유닛을 통해 상위 IGMP 네트워크 장비로 IGMP 리포트를 전송한다. 여기서, 호스트는 IGMP 클라이언트로부터 수신된 IGMP 리포트(Report) 메시지를 그대로 혹은 수정하여 전송할 수 있다.The host then sends an IGMP report to the upper IGMP network device via the packet transmit / receive unit. Here, the host may transmit the modified IGMP Report message as it is or received from the IGMP client.
한편, 상위 IGMP 네트워크 장비는 하위 IGMP 네트워크 장비로부터 임의의 채널을 요청하는 IGMP 리포트(Report) 메시지를 수신하게 되면, 이 IGMP 리포트(Report) 메시지에 상응하는 채널을 IPTV 방송국으로부터 받고 있는지를 판단한다.Meanwhile, when the upper IGMP network device receives an IGMP Report message requesting an arbitrary channel from the lower IGMP network device, it determines whether a channel corresponding to the IGMP Report message is received from an IPTV broadcasting station.
만약, IGMP 리포트(Report) 메시지를 통해 요청한 채널을 IPTV 방송국으로부터 제공받고 있는 경우, 상위 IGMP 네트워크 장비는 요청한 채널의 IPTV 방송 스트림을 복제하여 하위 IGMP 네트워크 장비의 패킷 송/수신 유닛으로 전송한다.If the requested channel is provided from an IPTV broadcasting station through an IGMP Report message, the upper IGMP network equipment duplicates the IPTV broadcast stream of the requested channel and transmits the packet to the packet transmitting / receiving unit of the lower IGMP network equipment.
그렇지 않을 경우, 상위 IGMP 네트워크 장비는 PIM(Protocol Independent Multicast) 등의 멀티캐스트 라우팅 프로토콜과 연동하여 해당 IPTV 방송 스트림을 받도록 하던가 혹은 자신의 상위 네트워크 장비에 또다시 IGMP 메시지를 전송하여 IPTV 방송 스트림을 요청하여, 결국 하위 IGMP 네트워크 장비의 패킷 송/수신 유닛으로 전송하여 준다.If not, the upper IGMP network device interoperates with a multicast routing protocol such as PIM (Protocol Independent Multicast) to receive the corresponding IPTV broadcast stream or sends an IGMP message to its upper network device again to request the IPTV broadcast stream. In the end, it transmits to the packet transmission / reception unit of the lower IGMP network equipment.
그러면, 하위 IGMP 네트워크 장비의 패킷 송/수신 유닛은 IGMP 리포트(Report) 메시지를 전송한 IGMP 클라이언트가 요청한 채널인 IPTV 방송 스트림을 전송한다.Then, the packet transmitting / receiving unit of the lower IGMP network equipment transmits an IPTV broadcast stream which is a channel requested by the IGMP client that has transmitted the IGMP Report message.
한편, 패킷 송/수신 유닛의 멀티캐스트 테이블에 IGMP 클라이언트가 요청한 채널이 등록되어 있고, 그 채널에 상기 IGMP 클라이언트도 등록이 되어 있으면, 호스트는 멀티캐스트 테이블에 등록된 채널에 상기 IGMP 클라이언트 정보를 업데이트하고 종료한다.On the other hand, if the channel requested by the IGMP client is registered in the multicast table of the packet transmission / reception unit, and the IGMP client is also registered in the channel, the host updates the IGMP client information in the channel registered in the multicast table. And exit.
그러나 패킷 송/수신 유닛의 멀티캐스트 테이블에 IGMP 클라이언트가 요청한 채널이 등록되어 있고, 그 채널에 상기 IGMP 클라이언트가 등록되어 있지 않다면, 상기 호스트는 상기 멀티캐스트 테이블에 등록된 채널에 상기 IGMP 클라이언트 정보를 추가하고, 패킷 송/수신 유닛에도 이 내용을 반영시킨다. 이후, 그 채널의 IPTV 스트림은 상기 IGMP 클라이언트에게도 복제되어 전송된다.However, if the channel requested by the IGMP client is registered in the multicast table of the packet transmission / reception unit, and the IGMP client is not registered in the channel, the host sends the IGMP client information to the channel registered in the multicast table. In addition, this content is reflected in the packet transmission / reception unit. Thereafter, the IPTV stream of the channel is duplicated and transmitted to the IGMP client.
이러한 종래의 네트워크 장비는, IPTV 서비스를 전송하는 포트에 매칭되는 큐(Queue)의 최대 전송 대역폭을 감안하지 않고, 상기 언급한 바와 같이 해당 채널에 대한 서비스 제공 여부만을 판단하여 사용자가 요청한 채널을 제공하기 때문에, 제공하고 있는 모든 채널의 대역이 큐의 최대 전송대역을 초과하는 경우, 모든 실 시간 IPTV 서비스의 품질이 저하되어 정상적인 IPTV 서비스를 제공할 수 없는 문제점이 있다.Such conventional network equipment provides a channel requested by a user by determining whether to provide a service for a corresponding channel as mentioned above, without considering a maximum transmission bandwidth of a queue matched to a port for transmitting an IPTV service. Therefore, when the bandwidth of all the channels provided exceeds the maximum transmission bandwidth of the queue, there is a problem in that the quality of all real-time IPTV services is deteriorated, so that normal IPTV services cannot be provided.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.It is a problem of the present invention to solve the problems of the prior art as described above.
따라서 본 발명은 IPTV 단말로부터 IPTV 서비스를 요청받음에 따라 해당 채널의 전송규격(대역폭, 프레임레이트 등)을 확인한 후 상기 IPTV 서비스를 전송하는 포트에 매칭되는 큐(Queue)의 여유 대역폭을 감안하여 IPTV 서비스의 제공 여부를 결정함으로써, 안정적인 IPTV 서비스를 제공하기 위한, IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in accordance with the present invention, when IPTV service is requested from an IPTV terminal, IPTV is checked in consideration of a transmission specification (bandwidth, frame rate, etc.) of a corresponding channel, and then considering an available bandwidth of a queue matching the port for transmitting the IPTV service. The purpose of the present invention is to provide a network device having a function of guaranteeing the quality of an IPTV service for providing a stable IPTV service by determining whether to provide a service.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 네트워크 장치에 있어서, 각 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 관리하기 위한 큐 관리수단; IPTV 단말로부터 서비스 요청 패킷을 수신함에 따라 포트번호를 검출하여 상기 서비스 요청 패킷과 함께 전달하기 위한 패킷 분류수단; 상기 패킷 분류수단으로부터 전달받은 서비스 요청 패킷에서 목적지 주소 및 소스 주소를 검출하여 상기 전달받은 포트번호와 함께 전달하기 위한 프로토콜 처리수단; 및 상기 프로토콜 처리수단으로부터 전달받은 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 확인한 후 상기 IPTV 단말이 요청한 서비스의 대역폭과 비교하여 서비스 제공 여부를 결정하기 위한 수락 제어수단을 포함한다. 이때, 상기 수락 제어수단은, 을 만족하는 경우 상기 IPTV 단말로부터의 서비스 요청을 수락하고, 만족하지 않는 경우 상기 IPTV 단말로부터의 서비스 요청을 거절한다. 여기서, BQ_req는 CIT에서 확인된 요청 서비스의 전송 대역폭, BQ_avail은 해당 큐의 여유 대역폭, BQ_max는 해당 큐에서 사용 가능한 최대 전송 대역폭, 는 해당 큐의 현재 예약된 서비스의 대역폭, BQ_lim은 일반 서비스 트래픽의 전송을 위한 최소 대역폭을 나타낸다.An apparatus of the present invention for achieving the above object is a network device, comprising: queue management means for managing an extra bandwidth of a queue corresponding to each port number; Packet classification means for detecting a port number in response to receiving a service request packet from an IPTV terminal and transmitting the detected port number together with the service request packet; Protocol processing means for detecting a destination address and a source address from the service request packet received from the packet classification means and delivering the received destination number together with the received port number; And an admission control means for determining whether to provide a service by comparing the bandwidth of the service requested by the IPTV terminal after checking the free bandwidth of the queue corresponding to the port number received from the protocol processing means. At this time, the admission control means, If the service provider satisfies the request for service from the IPTV terminal, the service service request from the IPTV terminal is rejected. Where BQ_req is the transmission bandwidth of the request service identified in the CIT, BQ_avail is the free bandwidth of the queue, BQ_max is the maximum transmission bandwidth available in the queue, Is the bandwidth of the current reserved service of the queue, BQ_lim represents the minimum bandwidth for the transmission of general service traffic.
이러한 본 발명은, IGMP를 이용하여 실시간 IPTV 서비스의 플로우를 예약하고, 상기 플로우의 전송포트에 상응하는 큐에 임계 대역폭을 초과하여 서비스가 요청될 경우 서비스의 제공을 제한하여 이미 전송되고 있는 실시간 서비스를 안정적으로 제공한다.The present invention reserves a flow of a real-time IPTV service using IGMP, limits the provision of a service when a service is requested in a queue corresponding to a transport port of the flow in excess of a threshold bandwidth, and is being transmitted in real time. Provides stable.
따라서 본 발명은 IGMP를 이용한 정책제어 및 수락제어를 기반으로 실시간 IPTV 서비스 트래픽을 보호하고, 서비스 신청 시 혼잡이 발생할 가능성이 높을 경우 서비스 수락을 거절함으로써 IPTV 서비스의 품질을 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, the present invention protects the real-time IPTV service traffic based on policy control and acceptance control using IGMP, and if the possibility of congestion is high when applying for the service, it can maintain the quality of the IPTV service by refusing to accept the service.
상기와 같은 본 발명은, IPTV 단말로부터 IPTV 서비스를 요청받음에 따라 해당 채널의 전송규격(대역폭, 프레임레이트 등)을 확인한 후 상기 IPTV 서비스를 전송하는 포트에 매칭되는 큐(Queue)의 여유 대역폭을 감안하여 IPTV 서비스의 제공 여부를 결정함으로써, 안정적인 IPTV 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, after receiving the IPTV service request from the IPTV terminal checks the transmission specifications (bandwidth, frame rate, etc.) of the channel and then the available bandwidth of the queue (Queue) matching the port for transmitting the IPTV service In consideration of whether or not to provide IPTV service, there is an effect that can provide a stable IPTV service.
또한, 본 발명은 RSVP와 같은 다른 자원예약 프로토콜을 이용하는 대역폭 보호 기술에 비해 새로운 프로토콜의 도입 없이 이미 적용되고 있는 IGMP를 이용함으 로써, 단말과 서버의 구조변경이 필요 없다.In addition, the present invention uses the IGMP already applied without the introduction of a new protocol, compared to the bandwidth protection technology using other resource reservation protocols such as RSVP, there is no need to change the structure of the terminal and server.
또한, 본 발명은 IGMP 자체를 대역폭 보호용 프로토콜 및 수락제어 프로토콜로 사용함으로써, 다른 예약 프로토콜에 의한 경로 설정 및 예약 절차가 생략되고, IPTV의 채널 전환 시간이 증대되지 않아 사용자 편의성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by using the IGMP itself as a bandwidth protection protocol and the admission control protocol, the route setting and reservation procedure by the other reservation protocol is omitted, the channel switching time of the IPTV is not increased does not increase the user convenience There is.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 네트워크 장치는 일예로 접선 스위치, L3 스위치, IPTV 분배 스위치, 라우터 등을 포함한다.In the present invention, the network device includes, for example, a tangential switch, an L3 switch, an IPTV distribution switch, a router, and the like.
도 2 는 본 발명에 따른 IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치에 대한 일실시예 구성도이다.2 is a block diagram of an embodiment of a network device having a function of guaranteeing quality of an IPTV service according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치는, 각 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 관리하기 위한 큐 관리부(20), IPTV 단말로부터 서비스 요청 패킷을 수신함에 따라 포트번호를 검출하여 상기 서비스 요청 패킷과 함께 프로토콜 처리부(22)로 전달하기 위한 패킷 분류부(21), 상기 패킷 분류부(21)로부터 전달받은 서비스 요청 패킷에서 목적지 주소 및 소스 주소를 검출하여 상기 전달받은 포트번호와 함께 수락 제어부(23)로 전달하기 위한 프로토콜 처리부(22), 및 상기 프로토콜 처리부(22)로부터 전달받은 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 상기 큐 관리부(20)를 통해 확인한 후 상기 IPTV 단말이 요청한 서비스의 대역폭과 비교하여 그 결과에 따라 서비스 제공 여부를 결정하기 위한 수락 제어부(23)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a network device having a function of guaranteeing the quality of an IPTV service according to the present invention includes a
부가적으로, 상기 네트워크 장치는 플랫폼 연동부, 정책 제어부, 패킷 처리부, 트래픽 측정부, 플로우 등록부, 스케줄러, 및 실시간 모니터링부를 더 포함한다.Additionally, the network device further includes a platform interworking unit, a policy control unit, a packet processing unit, a traffic measuring unit, a flow registration unit, a scheduler, and a real time monitoring unit.
여기서, 플랫폼 연동부는 CIT/정책제어 서버로부터 자원 예약에 필요한 채널정보테이블(Channel Information Table, CIT)을 제공받고, 자원 예약이 실패한 경우 서비스 거절 메시지를 수락제어 서버로 전송한다.Here, the platform interworking unit receives a channel information table (CIT) necessary for resource reservation from the CIT / policy control server, and transmits a service rejection message to the admission control server when the resource reservation fails.
또한, 패킷 처리부는 룩업테이블을 참조하여 패킷이 정책 제어부에 의해 부여된 필터링, 우선순위 리마킹(Remarking), NAT, VLAN, 예약태그 삽입 등의 처리를 실행하도록 패킷의 헤드 필드를 조작하거나 전처리테이블을 조작하여 후처리테이블을 생성한다.In addition, the packet processing unit may manipulate the head field of the packet or execute the preprocessing table to perform processing such as filtering, priority remarking, NAT, VLAN, reservation tag insertion, etc., which the packet is given by the policy control unit with reference to the lookup table. To create the post-processing table.
또한, 패킷 처리부는 패킷 분류부(21)가 패킷을 분류하여 작성한 내부정보테이블 중의 전처리테이블을 기반으로 룩업테이블을 참조하여 패킷과 룩업테이블에 명시된 우선순위가 다를 경우, 룩업테이블의 우선순위로 패킷을 리마킹하고, 포워딩되어야 할 포트를 기록하고, 동작이 필요한 VLAN 삽입/삭제, 대역폭 보호를 위해 버츄얼 큐로 관리하기 위한 예약태그삽입 여부, 실시간모니터링 실시 여부, 트래픽측정 필요 여부 등에 대한 태그를 삽입하여 후처리테이블을 작성한다.The packet processor may refer to the lookup table based on a preprocessing table in the internal information table generated by the
또한, 트래픽 측정부는 등록된 서비스의 트래픽량을 측정한다.In addition, the traffic measuring unit measures the traffic volume of the registered service.
즉, 트래픽 측정부는 후처리테이블에 트래픽측정 태그가 삽입될 경우, 해당 서비스의 트래픽 속도를 측정하여 전송 대역폭을 실시간으로 산출한다.That is, when the traffic measurement tag is inserted into the post-processing table, the traffic measuring unit calculates the transmission bandwidth in real time by measuring the traffic speed of the corresponding service.
이렇게 산출된 전송 대역폭을 이용하여, 프로토콜 처리부(22)는 자신의 멀티캐스팅 테이블의 해당 대역폭 필드를 갱신하고, 수락 제어부(23)는 자신의 수락제어 테이블의 해당 대역폭 필드를 갱신하며, 플로우 등록부는 룩업테이블의 해당 대역폭 필드를 갱신한다.Using the calculated transmission bandwidth, the
또한, 스케줄러는 통상의 SPQ(Strict Priority Queuing), DWRR(Deficit Weighted Round Robin) 등의 방식을 적용하여 패킷을 스케줄링하여 전송한다.In addition, the scheduler schedules and transmits a packet by applying a conventional strict priority queuing (SPQ) or a decreit weighted round robin (DWRR) method.
또한, 실시간 모니터링부는 트래픽 상황을 실시간으로 모니터링한다.In addition, the real-time monitoring unit monitors the traffic situation in real time.
한편, 본 발명에서 패킷 분류부(21)는 IGMP의 멀티캐스팅 IP 주소와 IP 계층 프로토콜타입 필드를 참조하여 프로토콜 처리부(22)로 서비스가 요청된 포트번호를 전달한다.Meanwhile, in the present invention, the
또한, 패킷 분류부(21)는 수락된 IPTV 서비스 패킷에 패킷 분류 결과를 담은 전처리테이블을 생성하여 삽입한다. 이때, 전처리테이블은 패킷분류규칙에 의해 분류한 결과가 어느 포트에 입력되었는지를 나타내는 정보, MAC주소, IP주소, TCP/UDP 주소, VLAN ID, 우선순위 등을 포함한다.In addition, the
또한, 수락 제어부(23)는 CIT(Channel Information Table)을 참조하여 IPTV 단말이 요청한 채널에 대한 대역폭을 확인한 후, 상기 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 큐 관리부(20)를 통해 확인하여, 하기의 [수학식 1]을 만족하는 경우 서비스 요청을 수락한다.In addition, the
이때, CIT는 EPG(Electronic Program Guide)에 해당하는 네트워크-채널 정보 테이블로서, 서비스 채널에 해당하는 목적지 수소와 이에 해당하는 시간별 프로그램의 전송 대역폭과 프레임 속도, 채널의 속성 등을 포함하는 테이블이다. 이때, CIT는 네트워크 장치가 IPTV 서비스 프로그램의 네트워크 특성을 인지할 수 있는 채널정보를 포함하며 CIT/정책제어 서버에 의해 제공된다.In this case, the CIT is a network-channel information table corresponding to an EPG (Electronic Program Guide), and includes a destination hydrogen corresponding to a service channel, a transmission bandwidth, a frame rate, and a channel attribute of a program according to time. At this time, the CIT includes channel information for the network device to recognize the network characteristics of the IPTV service program and is provided by the CIT / policy control server.
BQ_req : CIT에서 확인된 요청 서비스의 전송 대역폭BQ_req: Transmission bandwidth of requested service identified in CIT
BQ_avail : 해당 큐의 여유 대역폭BQ_avail: Free bandwidth for this queue
BQ_max : 해당 큐에서 사용 가능한 최대 전송 대역폭BQ_max: Maximum transmission bandwidth available for this queue
: 해당 큐의 현재 예약된 서비스의 대역폭 : Bandwidth of the current scheduled service for this queue
BQ_lim : 일반 서비스 트래픽의 전송을 위한 최소 대역폭(정책에 의해 결정)BQ_lim: Minimum bandwidth for transmission of general service traffic (determined by policy)
또한, 수락 제어부(23)는 IPTV 단말로부터의 서비스 요청을 수락한 경우, 수락제어 테이블에 해당 채널의 네트워크 주소를 등록하고, 이를 프로토콜 처리부(22)로 고지하여 멀티캐스팅 테이블에 등록하도록 한다. 즉, 수락 제어부(23)는 각 포트에 대해 수락한 채널의 요청 주소, 수신 및 전송포트, 그리고 전송속도 등을 수락제어 테이블에 등록하여 관리한다.In addition, when accepting the service request from the IPTV terminal, the
이때, 수락 제어부(23)는 IPTV 단말로부터의 서비스 요청이 상기 [수학식 1]을 만족하는 경우, 수락제어 테이블에 등록된 모든 채널의 대역폭을 보호하기 위해, 품질 보장을 하지 않는 일반 트래픽을 하기의 [수학식 2]와 같이 제한할 수도 있다.At this time, when the service request from the IPTV terminal satisfies [Equation 1], the
BQ_rate_limit : 제한 가능한 최대 전송 대역폭BQ_rate_limit: Maximum transfer bandwidth that can be limited
BQ_max : 해당 큐에서 사용 가능한 최대 전송 대역폭BQ_max: Maximum transmission bandwidth available for this queue
: 해당 큐의 현재 예약된 서비스의 대역폭 : Bandwidth of the current scheduled service for this queue
B_mar : 안전한 트래픽 제어를 위해 필요한 최소한의 여유 전송 대역폭B_mar: Minimum free transmission bandwidth required for secure traffic control
BQ_lim : 일반 서비스 트래픽의 전송을 위한 최소 대역폭(정책에 의해 결정)BQ_lim: Minimum bandwidth for transmission of general service traffic (determined by policy)
단, 멀티캐스팅 트래픽의 특성상, 채널의 전송 대역폭 합을 구할 경우 서비스 목적지 주소별로 대역폭을 관리한다. 즉, 동일한 서비스를 받는 목적지 주소가 같은 단말이 많더라도, 실제 멀티캐스팅 트래픽은 하나의 서비스 대역과 동일하므로 전송 대역폭 합산 시, 서로 다른 목적지 주소를 가진 채널들의 대역폭을 합산하여 계산한다.However, due to the characteristics of multicasting traffic, when the sum of the transmission bandwidths of the channels is obtained, the bandwidth is managed for each service destination address. That is, even though there are many terminals with the same destination address receiving the same service, since the actual multicasting traffic is the same as one service band, the bandwidths of channels having different destination addresses are calculated by summing the transmission bandwidths.
한편, 수락 제어부(23)는 큐 관리부(20)를 통해 파악한 해당 큐의 여유 대역폭이 하기의 [수학식 3]과 같이 요청 서비스의 대역폭보다 작은 경우, 서비스 요청을 수락하지 않는다.On the other hand, the
또한, 수락 제어부(23)는 서비스를 요청한 IPTV 단말로 서비스 거절을 알리기 위해, 해당 서비스를 요청한 주소를 포함하는 서비스 거절 메시지를 플랫폼 연동부로 통보한다.In addition, the
그러면, 플랫폼 연동부는 수락제어 서버로 서비스 거절 메시지를 전달한다.Then, the platform interworking unit transmits a service denial message to the admission control server.
그러면, 수락제어 서버는 해당 서비스 요청 단말에 '네트워크의 트래픽 상황으로 인해 서비스를 받을 수 없음'을 고지하는 서비스 거절 메시지를 통보한다.Then, the admission control server notifies the service requesting terminal of the service rejection message notifying that the service cannot be received due to the traffic situation of the network.
서비스 거절 메시지를 받은 IPTV 단말은 해당 메시지를 화면에 표시하여 사용자에게 서비스를 이용할 수 없음을 알린다.The IPTV terminal receiving the service rejection message displays the message on the screen to inform the user that the service is not available.
한편, 수락 제어부(23)가 서비스 요청을 수락하면 프로토콜 처리부(22)는, 멀티캐스팅 테이블에 가입하고자 하는 목적지 주소가 등록되어 있을 경우, 플로우 등록부를 통하여 목적지 주소에 포워딩해야 할 소스 주소와 소스 포트를 추가한다. 이때, 동일한 포트로 이미 서비스가 포워딩되고 있는 경우에는 주소만 추가 등록한다.On the other hand, when the
또한, 프로토콜 처리부(22)는 멀티캐스팅 테이블에 가입하고자 하는 목적지 주소가 등록되어 있지 않을 경우, 목적지 주소와 소스 주소, 포워딩할 해당 소스 포트, 대역폭, 우선순위, 대역폭 보호 여부, 실시간 모니터링 여부, 트래픽 측정 여부 등의 동작을 명시하는 태그를 붙여서 멀티캐스팅 테이블에 등록한다.In addition, the
이하, 도 3을 참조하여 큐 관리부(20)에 대해 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the
도 3에 도시된 바와 같이, 큐 관리부(20)는 IPTV 채널의 트래픽과 예약되지 않은 일반 트래픽을 버츄얼 큐로 관리하여 큐 관리를 단순화하고, IPTV 채널의 대역폭을 효과적으로 보호한다.As shown in FIG. 3, the
패킷 처리부는 수락제어를 받아 대역폭 보호를 받아야 함을 명시하는 예약 태그를 삽입하고, 이 태그를 바탕으로 큐 관리부(20)는 IPTV 서비스 트래픽을 버츄 얼 큐1로 관리하고, 일반 트래픽을 버츄얼 큐0으로 관리한다.The packet processing unit inserts a reservation tag specifying that bandwidth should be protected by the admission control. Based on this tag, the
따라서 큐 관리부(20)는 버츄얼 큐1의 전송 대역폭을 보호하기 위해 버츄얼 큐0의 처리 속도를 제한한다. 이때, 버츄얼 큐는 패킷을 최종 큐에 넣기 전에 임시로 저장하는 일정한 크기를 가진 2개의 버퍼로서, 큐에 인입하는 대역폭을 제한할 수 있도록 설계된다. 필요 시 다 수개의 버츄얼 큐를 두어 서비스의 목적에 따라 관리를 할 수 있다.Therefore, the
즉, 큐 관리부(20)는 대역폭 제한을 받는 버츄얼 큐0에서 쉐이핑(Shaping)을 실시하여 대역폭을 제한한다.That is, the
또한, 큐 관리부(20)는 트래픽 측정부에서 측정된 대역폭이 여유 대역폭보다 더 작은지를 확인한 후 해당 포트로 스위치를 통해 포워딩한다(BQ_meas < BQ_avail, BQ _meas: 측정한 플로우의 대역, BQ_avail: 여유 대역폭)In addition, the
또한, 큐 관리부(20)는 수락제어에 의해 요청 서비스의 대역이 보호를 받았지만, 오동작에 의해 해당 큐의 여유 대역폭이 측정된 대역폭보다 작을 경우, 수락제어를 받지 않는 모든 트래픽량(대역폭)을 강제적으로 다시 조정한 후 패킷을 전송할 수도 있다. 이때, 강제적으로 대역폭을 조정하기 힘들 경우 수락 제어부(23)에 이를 알린다.In addition, the
도 4 는 본 발명에 따른 네트워크 장치에서의 IPTV 서비스 품질 보장 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an embodiment of a process for guaranteeing IPTV service quality in a network device according to the present invention.
먼저, 패킷 분류부(21)가 IPTV 단말로부터 서비스 요청 패킷을 수신함에 따 라 포트번호를 검출하여 상기 서비스 요청 패킷과 함께 프로토콜 처리부(22)로 전달한다(401).First, as the
이후, 프로토콜 처리부(22)가 패킷 분류부(21)로부터 전달받은 서비스 요청 패킷에서 목적지 주소 및 소스 주소를 검출하여 상기 전달받은 포트번호와 함께 수락 제어부(23)로 전달한다(402).Thereafter, the
이후, 수락 제어부(23)가 프로토콜 처리부(22)로부터 전달받은 포트번호에 상응하는 큐의 여유 대역폭을 확인한 후 상기 IPTV 단말이 요청한 서비스의 대역폭과 비교하여 그 결과에 따라 서비스 제공 여부를 결정한다(403).Subsequently, the
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
본 발명은 IPTV 서비스 등에 이용될 수 있다.The present invention can be used for IPTV service and the like.
도 1 은 일반적인 IPTV 서비스 시스템의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a general IPTV service system;
도 2 는 본 발명에 따른 IPTV 서비스의 품질 보장 기능을 가지는 네트워크 장치에 대한 일실시예 구성도,2 is a configuration diagram of an embodiment of a network device having a quality guarantee function of an IPTV service according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 큐 관리부의 동작에 대한 일실시예 설명도,3 is a diagram illustrating an embodiment of an operation of a queue manager according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 네트워크 장치에서의 IPTV 서비스 품질 보장 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an embodiment of a process for guaranteeing IPTV service quality in a network device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
20 : 큐 관리부 21 : 패킷 분류부20: queue management unit 21: packet classification unit
22 : 프로토콜 처리부 23 : 수락 제어부22: protocol processing unit 23: acceptance control unit
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